S'inscrire identifiants oubliés ?

La foudre bat des records

CC BY SA André Karwath aka Aka

Les éclairs et la foudre sont parmi les phénomènes naturels les plus spectaculaires. On estime que chaque seconde l’atmosphère terrestre est traversée par une cinquantaine de ces décharges électriques. En effet, ...

Un moteur moléculaire à effet tunnel

Credit: Empa
Un moteur quantique
Comme d’autres moteurs moléculaires de cette échelle, le fonctionnement de ce nanomoteur conçu à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), met en jeu la mécanique quantique. Mais l’originalité de ce nouveau moteur réside dans le fait que la cause-même ...

Photo-ionisation

A photo of the COLTRIMS reaction microscope built by Alexander Hartung as part of his doctoral research in the experiment hall of the Faculty of Physics. Credit: Alexander Hartung.

La quantité de mouvement de la lumière

Bien que de masse nulle, la lumière possède une quantité de mouvement ...

Vers de nouvelles technologies de chargeurs

Image Vedecom - DR

Des composants indispensables

De nombreux appareils électriques fonctionnant sur piles ont besoin d’être chargés régulièrement. On emploie donc des accumulateurs électrochimiques. Ces derniers sont rechargeables un très grand nombre de fois, contrairement aux piles. Téléphones ...

Un micro-accélérateur de particules

Vue du tunnel du LHC - Auteur : Maximilien Brice, CERN

Des ondes électromagnétiques pour accélérer les particules

Les physiciens de l’infiniment petit emploient des accélérateurs pour communiquer aux particules de très grandes vitesses afin de produire des collisions énergétiques. Au CERN par exemple, ...

Tromper une caméra thermique

Caméras thermiques : « filmer la température »

Tout corps, en raison de sa température, émet par sa surface un rayonnement dont le spectre (fréquence ou longueur d’onde en abscisse, intensité en ordonnée) couvre théoriquement toute la gamme des ondes électromagnétiques, l’intensité de l’émission variant ...

Piles bêtavoltaïques au carbone 14 recyclé

Des piles « bêtavoltaïques »

Certains noyaux radioactifs, généralement ceux possédant trop de neutrons par rapport à leurs protons, transmutent un neutron en proton, électron et antineutrino. Cette réaction s’appelle la radioactivité bêta moins et s’écrit n -> p + e- + v. L’électron est émis avec une énergie moyenne de 50 keV. On parle de « rayonnement bêta » ou « électron bêta ». L’énergie de l’électron peut être mise à profit en étant convertie en électricité dans un semi-conducteur, de la même manière que l’énergie du photon est employée dans les piles photovoltaïques.

Les piles « bêtavoltaïques » ont ainsi vu le jour au cours des années 1970. La source bêta radioactive employée était le prométhium-147 ou Pm-147. Elles ont été surtout utilisées pour alimenter les pacemakers. Mais les piles « lithium-ion » offrant de meilleures performances, notamment avec une meilleure durée de vie, sont venues les supplanter sans leurs défauts. L’inconvénient majeur de ces « bêtapiles » provenait du fait qu’elles contenaient non seulement du Pm-147 mais aussi du Pm-146 émetteur de rayonnement gamma qu’il fallait arrêter. Aussi, l’essentiel du volume de ces piles était occupé par de la matière employée comme écran pour stopper ce rayonnement. Ces piles ont donc disparu du paysage.

Un moyen d’utiliser le carbone 14

L’idée de l’énergie bêtavoltaïque n’a pas été abandonnée pour autant. Elle a d’ailleurs refait surface récemment avec comme objectif d’employer le carbone-14 comme source d’énergie. Pour mémoire, le carbone occupe la sixième case du tableau périodique des éléments et possède donc 6 électrons et 6 protons. L’essentiel du carbone sur Terre possède également 6 neutrons. C’est le Carbone-12 ou 12C. L’isotope naturellement très rare du carbone (1 atome sur 1012) avec 8 neutrons ou 14C est instable, radioactif bêta. Or, les Britanniques possèdent beaucoup de C-14 dont ils ne savent que faire. En effet, la technologie employée dans certaines de leurs centrales nucléaires fait appel au graphite comme modérateur, pour réduire la vitesse des neutrons. Mais ce bombardement neutronique produit d’importantes quantités de C-14. Ce radioisotope serait ainsi recyclé dans des piles d’une nouvelle génération, employées dans certains dispositifs électroniques, notamment à bord de satellites. Mais une source bêta ne suffit pas, il faut aussi un semi-conducteur. Or, le carbone est un semi-conducteur. Par conséquent les piles envisagées sont formées de carbone avec une part de C-14.

» lire tous les articles 1 2 3 4 5 6 7 8
sciences en ligne
exploratheque
du premier stage au premier emploi


Nucléosythèse et étoiles à neutrons
Confirmation de l'hypothèse de collisions d'étoiles à neutrons pour expliquer la formation du strontium

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels présents dans le tableau de Mendeleïev proviennent de réactions nucléaires au cœur des étoiles. Ceux dont le numéro atomique Z (nombre de protons) ne dépasse pas celui du nickel (Z=28) sont synthétisés par des réactions de fusion, qui libèrent de l’énergie. Ce dégagement d’énergie s’oppose à la gravitation qui tend à écraser l’étoile sur elle-même. Mais au-delà du fer/nickel, la fusion consomme de l’énergie. C’est la raison pour laquelle l’étoile s’effondre sur elle-même. Si elle est suffisamment massive (mais pas trop), elle se transforme en étoile à neutrons par pénétration des électrons dans les protons. L’effondrement suivi d’un rebond - mal compris mais extrêmement violent - correspond à ce qui s’appelle une supernova de type II. C’est lors de ce phénomène cataclysmique que de nombreux éléments plus gros que le nickel sont synthétisés, sachant que les astrophysiciens ont également imaginé d’autres mécanismes. Par exemple, l’abondance de l’élément strontium (Z=38) ne peut être expliquée en faisant appel seulement aux supernovæ. L’hypothèse la plus communément avancée pour rendre compte de cette abondance est la collision de deux étoiles à neutrons, phénomène baptisé « kilonova » ou « macronova ».

Justement, cette hypothèse vient d’être confirmée. En effet, l’étude du kilonova GW 170817 (17 août 2017) détecté notamment par les ondes gravitationnelles produites a révélé l’éjection d’une quantité de strontium égale à cinq masses terrestres. C’est par analyse spectrale que la présence de cet élément a été décelée. Si cela a pris plus de deux ans, c’est parce que son spectre d’émission/absorption est très mal connu. Il a donc fallu le déterminer en s’appuyant sur de la modélisation. Quoi qu’il en soit, cette mise en évidence est un grand pas rassurant effectué dans la compréhension de la nucléosynthèse.

Pour en savoir plus
https://www.universetoday.com/143836/astronomers-see-strontium-in-the-kilonova-wreckage-proof-that-neutron-star-collisions-manufacture-heavy-elements-in-the-universe/

Kamil Fadel
Twitter Facebook Google Plus Linkedin email
Entrées associées